Министерство  образования и науки Российской Федерации

     

     Южно-Уральский  государственный  университет

     Кафедра “Физическая химия” 
 
 

     Реферат

       по предмету: «Концепция современного  естествознания»

     на  тему: «Метеориты и их происхождение»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление  и содержание.

Введение

Глава 1 . “Метеоритное вещество и метеориты”

Глава 2 .  “Начало метеоритных исследований”

Глава 3 . “Тунгусскикий метеорит”

Заключение

Список  литературы

Приложение

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Известно, что тайны нужны, более того, необходимы науки, потому что именно нерешённые загадки заставляют людей искать, познавать непознанное, открывать  то, что не удалось открыть предыдущим поколениям учёных.

       Путь к научной истине начинается  со сбора фактов, их систематизации,  обобщения, осмысления. Факты и  только факты являются фундаментом  любой рабочей гипотезы, рождающейся  в результате кропотливого труда  исследования.

       Ежегодно на Землю выпадает  не менее 1000 метеоритов. Однако  многие из них, падая в моря  и океаны, в малонаселённые места,  остаются необнаруженными. Только 12-15 метеоритов в год на всём  земном шаре поступают в музеи  и научные учреждения.

       Происхождение метеоритов, наиболее  распространена точка зрения, согласно  которой метеориты представляют  собой обломки малых планет. Огромное  количество мелких малых планет, диаметром много меньше километра,  составляют группу, переходную от  малых планет к метеоритным  телам. Вследствие соударений, происходящим  между мелкими малыми планетами  при их движении, идёт непрерывный  процесс их дробления на всё  более мелкие частицы, пополняющие  состав метеоритных тел в межпланетном  пространстве.

        Метеориты получают названия  по наименованиям населённых  пунктов или географическими  объектами, ближайших к месту  их падения. Многие метеориты  обнаруживаются случайно и обозначаются  термином «находка», в отличие  от метеоритов, наблюдавшихся при  падении и называемых «падениями».  Одним из которых является Тунгусский метеорит, взорвавшийся в районе реки Подкаменная Тунгуска.

 
 

     Глава 1

     Метеорит  — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчетам, составлял около 60 тонн). Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 т метеоритов, или 2 тысячи тонн в год. Космическое тело до попадания в атмосферу Земли называется метеорным телом и классифицируется по астрономическим признакам. Например, это может быть космическая пыль, метеороид, астероид, их осколки, или другие метеорные тела. Пролетающее сквозь атмосферу Земли и оставляющее в ней яркий светящийся след, независимо от того, пролетит ли оно в верхних слоях атмосферы и уйдет обратно в космическое пространство, сгорит ли в атмосфере или упадет на Землю, может называться либо метеором, либо болидом. Метеорами считаются тела не ярче 4-й звёздной величины, а болидами — ярче 4-й звёздной величины, либо тела, у которых различимы угловые размеры. Твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом. На месте падения крупного метеорита может образоваться кратер (астроблема). Один из самых известных кратеров в мире — Аризонский. Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле — Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км). Другие названия метеоритов: аэролиты, сидеролиты, уранолиты, метеоролиты, бэтилиямы (baituloi), небесные, воздушные, атмосферные или метеорные камни и т. д. Аналогичные падению метеорита явления на других планетах и небесных телах обычно называются просто столкновениями между небесными телами.

     Метеориты, метеоры и метеорные потоки обычно рассматриваются вместе. Последние десятилетия каких-либо новых сведений в этой области не добавили. Метеориты тоже упоминались выше в той же главе. Говорилось, что в качестве метеоритов на Землю могут падать кометные ядра и их обломки, а также небольшие астероиды и т.п. тела.

     В случае столкновения с Землёй кометных ядер и их обломков последние могут  не долетать до твёрдой поверхности  Земли и взрываться от "удара" о земную атмосферу. Так как скорости подобных тел очень велики, воздух представляет для них серьёзное  препятствие. До недавнего времени  было известно всего два случая падения  относительно крупных тел кометного  происхождения - Тунгусский метеорит и  метеорит 1992-го года в Голландии. Оба  они взорвались в воздухе, но ударная  волна (спрессованный болидом воздух) достигла твёрдой поверхности. Тунгусский метеорит диаметром порядка 30 м взорвался  на высоте 10 км и повалил лес на площади 2000 км2 [Силкин, 1994]. Интересно, что непосредственно в той точке, куда "метил Всевышний" вертикальные стволы уцелели, но лишились веток, а вокруг её деревья упали. Небольшие астероиды, их обломки и т.п. объекты сталкиваются с Землёй гораздо чаще. И это вполне объяснимо, так как пояс астероидов находится гораздо ближе к нашей планете, чем облако Оорта.

     Признаки  метеорита:

• кора плавления (толщиной не более 1 мм);
• ямки - регмаглипты (результат сверлящего действия воздуха);
• иногда конусообразная форма, но чаще форма обломков (раскол при ударе об воздух);
• шарики - хондры (видны на изломе в лупу или даже простым глазом).

     Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные.

     Железные  метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав  железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в  кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.

       Включения никелистого железа  есть в большинстве каменных  метеоритов, поэтому космические  камни, как правило, тяжелее  земных. Главные же их минералы — силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов — хондритов — является наличие внутри них округлых образований — хондр. Хондры состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зёрнышек. Их происхождение пока не вполне ясно.

     Третий  класс — железокаменные метеориты  — это куски никелистого железа с вкраплениями зёрен каменистых минералов.

         Вообще метеориты состоят из  тех же элементов, что и земные  горные породы, но сочетания этих  элементов, т. е. минералы, могут  быть и такими, какие на Земле  не встречаются. Это связано  с особенностями образования  тел, породивших метеориты.

     Среди падений преобладают каменные метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются  в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.

     В околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические осколки больших астероидов и комет). Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/с. Часто бывает так, что пути их движения пересекаются с орбитой Земли и они залетают в её атмосферу.

     Явления вторжения космических тел в  атмосферу имеют три основные стадии:

     1. Полёт в разреженной атмосфере  (до высот около 80 км), где взаимодействие  молекул воздуха носит корпускулярный  характер. Частицы воздуха соударяются  с телом, прилипают к нему  или отражаются и передают  ему часть своей энергии. Тело  нагревается от непрерывной бомбардировки  молекулами воздуха, но не испытывает  заметного сопротивления, и его  скорость остаётся почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя  часть космического тела нагревается  до тысячи градусов и выше. Здесь характерным параметром задачи является отношение длины свободного пробега к размеру тела L, которое называется числом Кнудсена K_n. В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при K_n>0.1.

     2. Полёт в атмосфере в режиме  непрерывного обтекания тела  потоком воздуха, то есть когда  воздух считается сплошной средой  и атомно-молекулярный характер  его состава явно не учитывается.  На этой стадии перед телом  возникает головная ударная волна,  за которой резко повышается  давление и температура. Само  тело нагревается за счет конвективной  теплопередачи, а так же за  счет радиационного нагрева. Температура  может достигать несколько десятков  тысяч градусов, а давление до  сотен атмосфер. При резком торможении  появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел, оплавление  и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным  потоком (абляция).

     3. При приближении к поверхности  Земли плотность воздуха растёт, сопротивление тела увеличивается,  и оно либо практически останавливается  на какой-либо высоте, либо продолжает  путь до прямого столкновения  с Землёй. При этом часто крупные  тела разделяются на несколько  частей, каждая из которых падает  отдельно на Землю. При сильном  торможении космической массы  над Землёй сопровождающие его  ударные волны продолжают своё  движение к поверхности Земли,  отражаются от неё и производят  возмущения нижних слоёв атмосферы,  а так же земной поверхности.

     Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса.

     Глава 2

     Как справедливо писал в 1819 г. известный  химик Петербургской Академии наук Иван Мухин, "начало преданий о ниспадающих  из воздуха камнях и железных глыбах теряется в глубочайшем мраке  веков протекших".

     Метеориты известны человеку уже многие тысячи лет. Обнаружены орудия первобытных  людей, сделанные из метеоритного железа. Случайно находя метеориты, люди едва ли догадывались об их особом происхождении. Исключение составляли находки "небесных камней" сразу после грандиозного зрелища их падения. Тогда метеориты становились предметами религиозного поклонения. О них слагали легенды, их описывали в летописях, боялись и даже приковывали цепями, чтобы они снова не улетели на небо.

     Сохранились сведения, что Анаксагор (см., например, книгу И.Д. Рожанского "Анаксагор", с. 93-94) считал метеориты обломками Земли или твердых небесных тел, а другие древнегреческие мыслители - обломками небесной тверди. Эти, в принципе, правильные представления продержались до тех пор, пока люди еще верили в существование небесной тверди или твердых небесных тел. Затем на длинное время их сменили совершенно другие идеи, объяснявшие происхождение метеоритов любыми причинами, но только не небесными.

     Основы  научной метеоритики заложил  Эрнст Хладни (1756-1827), уже достаточно известный к тому времени немецкий физик-акустик. По совету своего друга, физика Г.Х. Лихтенберга, он занялся сбором и изучением описаний болидов и сравнением этой информации с той, что была известна о найденных камнях. В результате этой работы Хладни в 1794 г. издал книгу "О происхождении найденной Палласом и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы". В ней, в частности, обсуждался загадочный образчик "самородного железа", обнаруженный в 1772 г. экспедицией академика Петра Палласа и впоследствии доставленный в Петербург из Сибири. Как оказалось, эта масса была найдена еще в 1749 г. местным кузнецом Яковом Медведевым и первоначально весила около 42 пудов (около 700 кг). Анализ показал, что она состоит из смеси железа с каменистыми включениями и представляет собой редкий тип метеорита. В честь Палласа метеориты этого типа были названы палласитами. В книге Хладни убедительно доказано, что Палласово железо и многие другие "упавшие с неба" камни имеют космическое происхождение.

     Метеориты делят на "упавшие" и "найденные". Если кто-то видел, как метеорит падал  сквозь атмосферу и затем его  действительно обнаружили на земле (событие редкое), то такой метеорит называют "упавшим". Если же он был  найден случайно и опознан как "космический  пришелец" (что типично для  железных метеоритов), то его называют "найденным". Метеоритам дают имена  по названиям мест, где их нашли.

     3. Случаи падения метеоритов на  территории России

     Старейшая запись о падении метеорита на территории России обнаружена в Лаврентьевской летописи 1091 г., но она не очень подробна. Зато в XX веке в России произошел  ряд крупных метеоритных событий. В первую очередь (не только хронологически, но и по масштабу явления) это падение  Тунгусского метеорита, случившееся 30 июня 1908 г. (по новому стилю) в районе реки Подкаменная Тунгусска. Столкновение этого тела с Землей привело к сильнейшему взрыву в атмосфере на высоте около 8 км. Его энергия (~10¹⁶ Дж) была эквивалентна взрыву 1000 атомных бомб, подобным сброшенной на Хиросиму в 1945 г. Возникшая при этом ударная волна несколько раз обошла земной шар, а в районе взрыва повалила деревья в радиусе до 40 км от эпицентра и привела к гибели большого количества оленей. К счастью, это грандиозное явление произошло в безлюдном районе Сибири и почти никто из людей не пострадал.

     К сожалению, из-за войн и революций  исследование района Тунгусского взрыва началось только через 20 лет. К удивлению  ученых, они не обнаружили в эпицентре  никаких, даже самых незначительных обломков упавшего тела. После многократных и тщательных исследований Тунгусского  события большинство специалистов считает, что оно было связано  с падением на Землю ядра небольшой  кометы.